活体共聚焦显微镜检测糖尿病患者角膜病变的研究进展

陈丽妃，黄 慧，陈 琦，徐 帆(综述)，李 敏(审校)

糖尿病的发病率逐年增长，据国际糖尿病联合会推测，糖尿病患者从2013年的3.82亿人将增加到2035年的5.92亿人[1]。糖尿病可引起多系统的损害，在眼部的常见并发症为白内障和视网膜病变。糖尿病引起的角膜病变研究越来越受到眼科学者的重视。活体共聚焦显微镜(in-vivo confocal microscopy，IVCM)检测是20世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技技术。目前应用较广的是HRT-Ⅲ(Heidelberg retina tomograph-Ⅲ)，采用的是共聚焦激光断层扫描技术，显微镜分辨率为1 μm，放大倍率为800倍，不需行组织切片、固定及染色，能够快速、无创、高分辨率和精准地获取和分析角膜各层面的二维图像和整个角膜的三维图像。本文综述IVCM在检测糖尿病患者角膜各层组织改变方面的研究进展。

1 糖尿病患者角膜上皮细胞病变

角膜分为5层，由前向后依次为：上皮细胞层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮细胞层。上皮细胞层厚约50 μm，由5～7层细胞组成，共有3种类型细胞：扁平细胞、翼状细胞和基底细胞。马聪慧等[2]用IVCM对2型糖尿病患者的角膜进行检查，发现2型糖尿病患者的上皮细胞密度虽然有下降，但差异无统计学意义(P>0.05)。而Szalaì等[3]比较了年轻的1型糖尿病患者与正常人的角膜变化，认为1型糖尿病患者角膜上皮细胞的密度较正常人的下降且差异有统计学意义(P<0.05)，并且发现如已合并有糖尿病视网膜病变，则密度下降更甚。两者的研究结果不一致，可能与两者观察对象的种族、年龄、样本量、糖尿病类型不同有关。

2 糖尿病患者角膜神经纤维病变

糖尿病微血管病变是糖尿病的常见并发症，包括糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病周围神经病变及糖尿病心肌病等，可导致尿毒症、视功能严重受损、糖尿病足甚至死亡等严重并发症[4]。有研究[5]显示，30%～50%的糖尿病患者合并有周围神经病变。糖尿病周围神经病变的诊断方法有多种，其中包括神经症状/神经缺陷评分、定量感觉测定、神经传导速度测定、皮肤活检等[6-7]。曾经认为神经传导速度检查是诊断糖尿病周围神经病变的“金标准”，但是神经传导速度检查对于早期改变、小的无髓鞘神经纤维的受累敏感性较差，不足以对糖尿病周围神经病变的早期改变作出诊断。皮肤活检能够检测出糖尿病周围神经病变的早期损害，但却是一种有创性检测手段，不便于临床开展[8]。糖尿病神经病变累及范围较广，包括感觉神经、运动神经及自主神经，其中以感觉神经受累最常见。角膜的感觉神经丰富，由三叉神经眼支的终末支——睫状神经发出，主要在近角膜缘处进入巩膜，再由角膜周围进入角膜实质，进入角膜后绝大部分失去髓鞘，在角膜前2/3厚度水平走行，再分成小支，构成神经丛分布于角膜各层。目前，国内外均有学者通过IVCM观察到在早期糖尿病患者中，角膜的神经纤维会发生改变。贾晓凡等[9]通过IVCM对95例2型糖尿病患者的角膜进行检测，结果发现患者的神经纤维密度、角膜神经分支密度和角膜神经纤维长度结果均比正常人的降低。国外亦有学者[10-14]认为角膜IVCM为糖尿病周围神经病变的诊断提供了一种新的、灵敏的和非侵入性的检测手段。糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变与糖尿病周围神经病变属于糖尿病微血管病变并发症，其中糖尿病视网膜病变曾被认为是最早发生的糖尿病微血管病变并发症。曾有研究[15-17]对新诊断为2型糖尿病患者微血管并发症进行筛查，发现糖尿病肾病和糖尿病周围神经病变的患病率均为7%，而糖尿病视网膜病变则为35%～39%，提示在糖尿病患者中，糖尿病视网膜病变较糖尿病肾病和糖尿病周围神经病变更早发生。由于当时检测手段的局限才有此观点提出。现随着糖尿病周围神经病变检测手段的改进，大家已认识到在出现糖尿病视网膜病变之前即可检测出角膜神经已发生改变，认为IVCM可作为早期诊断糖尿病周围神经病变的一种检测方法[18-19]。Misra等[20]对53例1型糖尿病患者进行研究，发现糖尿病患者的角膜神经密度较正常人的低。更重要的是，他们评估了糖尿病中角膜神经病变与全身性神经(自主神经和外周神经)病变之间的关系，发现在电生理测试出现异常之前即可检测出角膜神经病变。因此，认为角膜神经病变可能是糖尿病性神经病变的早期指标。此外，Lovblom等[21]运用角膜IVCM对65例1型糖尿病患者进行(3.5±0.9)年的随访观察，发现角膜IVCM检测角膜神经纤维的长度和分支密度的变化能够有效预测1型糖尿病患者未来是否发生糖尿病感觉运动性多发性神经病。此研究无疑为糖尿病神经病变的预防、监测及治疗提供一个有利的依据。角膜神经丛在角膜基底膜下的分布并非均匀分布，在角膜中心偏鼻下方呈涡轮样分布。Utsunmiya等[22]运用IVCM检测了47例糖尿病患者和21名正常人的中心角膜底部神经丛和偏中心角膜的轮状神经丛，测量总的角膜神经纤维和分支长度，认为检测涡轮状区域的神经纤维的变异系数小于常规方法，可以更准确地定义糖尿病角膜神经损伤的程度。此观点的提出，为眼科临床工作者提供了一个更确切的观察位点，减少误差。

3 糖尿病患者角膜基质层细胞病变

角膜基质层占角膜厚度的90%，主要由胶原纤维、黏合物质和角化细胞组成。基质的胶原纤维很规则、均匀，胶原纤维束构成片状，层层紧密相叠，基质层的层状结构使角膜在剥离术中可以相当容易地分离细胞间隙。马山等[23]对55例糖尿病患者与20例无糖尿病的老年性白内障患者(对照组)进行对比研究，发现糖尿病视网膜病变患者的基质细胞密度较对照组降低，且在糖尿病视网膜病变不同分期的患者中呈递减趋势，并发现在糖尿病患者中基质细胞核体积变小，形态不规则，有些呈圆球形、长扁形，“网眼”逐渐增大，细胞核排列稀疏。郑丽等[24]的研究同样验证了此观点，并且发现中基质层的细胞密度较深基质层的细胞密度低，认为原因可能是中基质层的氧气供应较低以及糖基化终产物的聚集。

4 糖尿病患者角膜内皮层细胞病变

角膜内皮层由一层六角形内皮细胞所形成，其密度随年龄增大而减低。因损伤、炎症、眼部手术等引起的细胞丢失，由于内皮细胞不可再生，只能通过增大细胞、减低细胞密度来代偿完成。角膜内皮细胞的屏障功能和主动液泵功能对于角膜保持正常厚度和透明性是极其重要的。内皮细胞的功能与胰岛素有关，而糖尿病患者胰岛素水平不同程度的降低，因而推测糖尿病患者内皮细胞形态与密度的变化与胰岛素水平有关，如合并有增殖性糖尿病视网膜病变，其内皮细胞的功能会明显降低[25-26]。Szalaì等[3]运用角膜IVCM对28例1型糖尿病患者和17名正常人进行内皮细胞的检测，发现糖尿病患者内皮细胞的密度较正常人降低，并且在糖尿病患者中，如已出现了糖尿病视网膜病变，其内皮细胞的密度低于无糖尿病视网膜病变的患者。Quadrado等[27]的研究结果与Szalaì等[3]一致。因此，在增殖性糖尿病视网膜病变患者行玻璃体切割联合白内障手术后，角膜水肿不易恢复，应注重保护角膜内皮细胞[28]。目前，糖尿病致死的主要原因是其并发症，如非酒精性脂肪性肝炎、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变和动脉粥样硬化等。治疗糖尿病及其并发症的方法多样化[29]，甚至出现了靶向治疗，使治疗更加精准化，疗效更确切[30]。由此可见，如能早期检测出糖尿病的并发症并提供相应的干预，可有效降低糖尿病致死率。角膜IVCM在此方面正好可以提供一个良好的选择。

5 结语

综上所述，角膜IVCM检查能够快速地、无创地、精准地检测出糖尿病角膜各层组织的早期改变，尤其是在检测神经纤维的改变上起到重要作用，在出现糖尿病肾病或糖尿病视网膜病变之前即可观察到角膜神经纤维的密度及长度出现降低的改变，因此可为预防、干预糖尿病肾病或糖尿病视网膜病变提供客观的科学依据。